DE4230023A1 - Kompositmaterial zur Abschirmung von Strahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kompositmaterial, das einen Kunst­ stoff und ein Interferenzpigment zur Abschirmung intensiver Strahlung enthält.

Für die Beeinflussung der Lichtverhältnisse innerhalb umbau­ ter Räume, beispielsweise innerhalb eines Gewächshauses sind eine Reihe von Faktoren von besonderem Interesse. Intensive Sonneneinstrahlung, insbesondere die NIR-Strahlung, soll zur Vermeidung von zu hohen Temperaturen innerhalb des umbauten Raumes abgeschirmt werden. Die einfallenden Lichtstrahlen sollen zur Vermeidung von Verbrennungen an Pflanzen gestreut werden. Bei Nacht soll die Wärme innerhalb des Raumes gespeichert werden.

Gewächshäuser aus Glas erfüllen einige der vorgenannten Bedingungen bereits aufgrund der physikalischen Eigenschaften mineralischer Gläser Desweiteren sind konstruktive Maßnahmen beispielsweise Nörpelglas oder Schattierungsgewebe bekannt.

Bei Eindeckungen aus Kunststoff, wie z. B. Polyethylen, Polyethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyvinylchlorid, Poly­ carbonat oder Polyacrylat, ist die Erfüllung dieser Forde­ rungen ungleich schwieriger. Die hohe Transparenz vieler Kunststoffe für IR-Strahlung ist ursächlich für einen guten Wärmedurchgang, der bei Folien noch Unterstützung durch die geringe Schichtdicke findet.

Aus DE 25 44 245 ist ein Verglasungsmaterial aus Polymethyl­ methacrylat für Gebäude und Fahrzeuge bekannt, das ein Inter­ ferenzpigment für die Abschirmung von IR-Strahlung einer Wellenlänge von 800 bis 1500 nm enthält.

Das verwendete Pigment hat eine rosa-rote Farbe und das durch das Verglasungsmaterial durchfallende Licht ist blau-grün gefärbt. Für eine Verwendung in Gewächshäusern hat dieses Verglasungsmaterial den Nachteil, daß Anteile des sichtbaren Lichts hindurchgehen, die von der Pflanze nicht verwertet werden können und andererseits der rote Anteil des sichtbaren Lichtes, der für die Pflanze verwertbar ist, durch das Ver­ glasungsmaterial abgeschirmt wird. Der hindurchgehende grüne Anteil hat außerdem noch den Nachteil, daß er durch Umwand­ lung in langwelliges Licht mit zur Erwärmung des Gewächs­ hauses beiträgt.

EP-A-0 428 937 beschreibt ein grauweißes Anstrichmittel für Gewächshäuser, das aus einem polymeren Trägermaterial und darin suspendierten, reflektierenden Partikeln besteht. Diese Partikel sind Aluminiumplättchen und/oder mit Titandioxid beschichtete Glimmerplättchen. Das Anstrichmittel wird für temporäre Beschichtungen bei extremen Wetterlagen (Sommer) verwendet. Im Winter kann es durch Abspritzen mit einem Wasserstrahl wieder entfernt werden. Nähere Angaben zum verwendeten Pigment werden nicht gemacht.

Das Anstrichmittel hat den Nachteil, daß durch die Metall­ partikel nicht nur die IR-Strahlen sondern auch ein erheb­ licher Teil des für die Pflanze verwertbaren sichtbaren Lichtes reflektiert wird. Der grüne Anteil des hindurchgehen­ den Lichtes ist für die Pflanze nicht verwertbar und trägt zur Aufheizung des Gewächshauses bei.

Ziel der Erfindung ist es, ein Kompositmaterial für die Abschirmung intensiver Sonneneinstrahlung bereit zu stellen, das neben der IR-Strahlung auch den für die Pflanze nicht verwertbaren grünen Anteil des sichtbaren Lichtes reflek­ tiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Komposit­ material, das ein Polymer und ein grünes Interferenzpigment und die üblichen, für das jeweilige Polymer notwendigen Stabilisatoren und Verarbeitungshilfsmitteln enthält.

Als Interferenzpigmente werden vorzugsweise plättchenförmige Pigmente verwendet, die aus einem plättchenförmigen Träger, wie zum Beispiel Glimmer, Kaolin oder Talk und einer oder mehreren Metalloxidschichten bestehen.

Als Metalloxide sind nur solche Oxide verwendbar, mit denen die Herstellung grüner Interferenzpigmente möglich ist, beispielsweise Oxide der Metalle Titan, Zirkon, Chrom, Cer oder Wolfram.

Um Interferenzfarben erzeugen zu können, ist eine bestimmte Schichtdicke erforderlich. Diese Schichtdicke ist vom verwen­ deten Metalloxid abhängig. Wenn Titandioxid eingesetzt wird, ist es zweckmäßig, eine 120 bis 160 nm dicke Schicht aufzu­ bringen, um ein Pigment mit einer grünen Interferenzfarbe zu erhalten.

Der Anteil des Pigmentes im Kompositmaterial beträgt 0,1 bis 20%, vorzugsweise 1 bis 2%, bezogen auf das Polymer. Der Anteil des Pigmentes richtet sich nach der Schichtdicke des Kompositmaterials.

Für die erfindungsgemäßen Kompositmaterialien können handelsübliche grüne Interferenzpigmente verwenden werden, beispielsweise Iriodin 235 Rutil Perlgrün, das von E. MERCK, Darmstadt hergestellt wird.

Als Polymere für die Herstellung der Kompositmaterialien werden transparente Materialien, beispielsweise Polyethylen, Polyethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyvinylchlorid, Poly­ carbonat oder Polymethacrylat eingesetzt.

Die Kompositmaterialien enthalten außerdem noch die für das jeweilige Polymer notwendigen Stabilisatoren und Verarbei­ tungshilfsmittel.

Das erfindungsgemäße Kompositmaterial kann in Form von Folien, Platten und Profilen, vorzugsweise im Pflanzenanbau und in der Pflanzenanzucht, eingesetzt werden. Die Herstel­ lung kann mit den in der Kunststoffverarbeitung üblichen Verfahren wie Gießen, Extrudieren oder Kalandrieren erfolgen.

Für eine optimale Wirkung des Interferenzpigmentes ist es erforderlich, daß sich die Pigmentplättchen im Komposit­ material parallel zur Oberfläche und parallel zueinander anordnen. Das muß zum Beispiel beim Gießen berücksichtigt werden. Bei anderen Verarbeitungsverfahren ergibt sich diese parallele Anordnung zwangsläufig aus der Fließcharakteristik der Schmelze.

Für die Wirksamkeit des Pigmentes spielt es keine Rolle, ob das Polymere vollständig durchgefärbt ist oder sich das Pigment in einer oder mehreren Schichten eines Mehrschicht­ systems befindet. Solche Mehrschichtsysteme können durch Beschichten, Coextrusion, Extrusionsbeschichtung oder Bedrucken hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Kompositmaterial hat den Vorteil, daß es neben dem Infrarotanteil auch den grünen Anteil des einfal­ lenden Lichtes reflektiert und nur die roten und blauen Anteile des sichtbaren Lichtes hindurchgelassen werden, die von der Pflanze verwertet werden können.

Infolge des Glanzes und der hohen Transparenz sowie des Fehlens einer Absorptionsfarbe bei den verwendeten Inter­ ferenzpigmenten geht nur ein geringer Teil des einfallenden Lichtes durch Streuung oder Absorption verloren. Messungen ergaben, das nur etwa 5% des einfallenden Lichtes absorbiert werden. Die geringe Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Pig­ mente wirkt sich positiv auf den Wärmedurchgangswiderstand sowie das Wärmespeicherungsvermögen der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien aus. Die selektive Reflexion bewirkt bei nahezu allen Wetterlagen ein gleichmäßiges Klima innerhalb des Gewächshauses, ohne die für die Pflanze nutzbaren Anteile des einfallenden Lichtes nennenswert abzuschirmen.

Beispiel 1

Ein high density Polyethylengranulat (zur Folienherstellung geeignete Extrusionstype, MFI < 4) wird mit 0,5% Di-octyl­ phthalat als Haftmittel versetzt und in einem Taumelmischer gemischt, bis die Granulatoberfläche homogen benetzt ist. Nach Zugabe von 1% eines grünen TiO₂-Glimmer-Interferenz­ pigments (z. B. Iriodin 235 Rutil Perlgrün) wird kurz weiter­ gemischt, so daß die Pigmentplättchen eine gleichmäßige, gut haftende Schicht auf dem Granulat bilden.

Dieses so hergestellte Farbcompound wird mittels eines Folienblaseextruders zu einer 200 µm dicken Folie umgeformt. Die Folie zeigt in der Aufsicht eine kräftige grüne Inter­ ferenzfarbe, während in der Durchsicht eine bläulich rote Farbe sichtbar ist.

Beispiel 2

Die Herstellung der Folie erfolgt analog zu Beispiel 1. Zur Farbgebung wurde das Pigment jedoch vorab in einem hochpro­ zentigen Farbmasterbatch (z. B. 40% Pigment) vordispergiert. Durch Zusatz von 2,5% des Masterbatchs erhält man ebenfalls eine Folie mit einem Pigmentgehalt von 1%.

Beispiel 3

100 Gew.-Teile Suspensions PVS werden mit 5 Gew.-Teilen expoxidiertem Sojaöl, 3 Gew.-Teilen Sn-organischem Stabili­ sator, 1 Gew.-Teil Gleitmittel und 0,5 Gew.-Teilen Benzo­ triazol-UV-Absorber versetzt und in einem schnellaufenden Mischer werden 0,2 Gew.-Teile eines grünen TiO₂-Glimmer- Interferenzpigments zugesetzt und bei langsam laufendem Motor mittels Wasserkühlung auf unter 50°C abgekühlt.

Dieses pigmentierte Dryblend wird nun über einen Doppel­ schneckenextruder mit entsprechendem Profilwerkzeug zu Steg­ doppelplatten geformt. Die Platten zeigen in der Aufsicht eine grüne Interferenzfarbe und in der Durchsicht ein diffuses, gleichmäßiges, bläuliches Rot.

Spectrale Aufnahmen der Reflexion und Transmission zeigen, daß bei den erhaltenen Produkten ein hoher Prozentsatz des NIR sowie des grünen Lichts reflektiert wird. Die Wellen­ längenverteilung des transmittierten Lichts liegt in einem für das Pflanzenwachstum günstigen Bereich. Die Absorption liegt innerhalb des sichtbaren Lichts sowie im NIR unterhalb von 5%.

Beispiel 4

In einer handelsüblichen, transparenten Tiefdruckfarbe, die für den Druck von PVC geeignet ist, werden 10% Iriodin 235 Rutil Perlgrün mittels Propellerrührer gut dispergiert und mit Hilfe des Tiefdruckverfahrens auf eine transparente PVC-Folie aufgedruckt. Für das ausgewählte Pigment wird eine Rastergröße von 48 Linien/cm gewählt, damit die Pigment­ plättchen, deren Durchmesser bis ca. 60 µm betragen kann, nicht zerstört werden.

Bei einer Ätztiefe der Farbnäpfchen von ca. 48 µm erzielt man einen 40 µm dicken Druckfilm, der nach dem Trocknen eine ca. 15 µm dicke Schicht bildet.

Man erhält auf diese Weise eine dünne Strahlung abschirmende Folie, welche beispielsweise mittels einer Kleberschicht auf Glasflächen aufgebracht werden kann.

Claims (4)

1. Kompositmaterial zur Abschirmung von Strahlung, enthal­ tend ein Polymer, ein grünes Interferenzpigment und die üblichen, für das jeweilige Polymer notwendigen Stabili­ satoren und Verarbeitungshilfsmittel.

2. Kompositmaterial nach Anspruch 1, enthaltend 0,1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 2 Gew.-% des Interferenz­ pigmentes, bezogen auf das Polymer.

3. Gewächshäuser, enthaltend Kompositmaterialien nach den Ansprüchen 1 und 2.

4. Verwendung der Kompositmaterialien für die Pflanzen­ anzucht und den Pflanzenanbau.